صفحه گرامافون با دستگاه برش لیزری

برای شروع، بیایم ببینیم یه صفحه گرامافون اصلا چطور کار می‌کنه. تو صفحه‌های وینیل معمولی، شیارها هم تو عمق و هم تو عرض تغییر می‌کنن تا صدای استریو تولید بشه. اما از اونجایی که تو دستگاه برش لیزری نمی‌تونیم موقع حرکت، قدرت اشعه رو با سرعت خیلی بالا برای تغییر عمق کم و زیاد کنیم، فقط می‌تونیم شیارها رو به صورت افقی (چپ و راست) روی سطح متریال برش بدیم.

این یعنی سوزن گرامافون ما فقط تو محور موازی با صفحه می‌لرزه و یه صدای مونو تولید می‌کنه. اگه زیر میکروسکوپ به صفحه‌های اصلی نگاه کنی، می‌بینی شیارها به شدت ظریفن. اما چون قطر پرتو لیزر خیلی ضخیم‌تر از اون شیارهای میکروسکوپیه، شیارهایی که ما اینجا می‌سازیم از لحاظ ابعاد کمی بزرگ‌تر از حالت استاندارد می‌شن.

برش افقی و یکنواخت باعث می‌شه سوزن راحت‌تر مسیر رو پیدا کنه و اعوجاج صدا کمتر بشه. با این روش، ما محدودیت‌های دستگاه لیزر رو دور می‌زنیم و بهترین کیفیت ممکن رو از دل یه متریال تخت بیرون می‌کشیم.

برای اینکه صدای واضحی داشته باشیم، باید سرعت چرخش صفحه و دقت دستگاه لیزر رو در نظر بگیریم. دستگاه‌های برش معمولا دقتی در حد 1200 نقطه بر اینچ (DPI) دارن.

نرخ نمونه‌برداری صوتی رابطه مستقیمی با سرعت چرخش صفحه داره. گرامافون‌ها معمولا رو سرعت 33 یا 45 دور بر دقیقه می‌چرخن. هرچقدر سوزن به مرکز صفحه نزدیک‌تر بشه، محیط دایره کوچیک‌تر می‌شه و نرخ نمونه‌برداری افت می‌کنه.

اگه صفحه رو برای سرعت 33 دور بر دقیقه طراحی کنیم تا موزیک بیشتری روش جا بشه، با در نظر گرفتن رزولوشن دستگاه لیزر، نرخ نمونه‌برداری بین 9 تا 21 کیلوهرتز متغیر می‌شه. این عدد شاید به کیفیت استودیویی نرسه، اما برای بازتولید یه آهنگ قابل تشخیص کاملا عالی و کافیه.

موضوع بعدی عمق بیت یا Bit Depth هست که تعیین می‌کنه سوزن دقیقا چقدر به چپ و راست حرکت کنه. با توجه به ضخامت پرتو لیزر، یه جابه‌جایی افقی در حد نیم میلی‌متر برای بازتولید یه صدای گرم و ارگانیک کاملا منطقیه و مانع از گیر کردن سوزن تو شیارها می‌شه.

قبل از اینکه بخوایم یه آهنگ کامل و پیچیده رو برش بدیم، منطقی‌ترین کار اینه که اول با یه موج سینوسی ساده شروع کنیم. با استفاده از کدهای نرم‌افزار Processing، یه سری موج‌های منظم تولید می‌کنیم و اون‌ها رو روی یه ورق پلکسی‌گلاس 3 میلی‌متری می‌فرستیم زیر لیزر.

این تست‌های اولیه بهت کمک می‌کنه تا بهترین تنظیمات مثل قدرت لیزر، سرعت برش و دامنه موج رو برای دستگاه خودت پیدا کنی تا سوزن بدون پرش روی خطوط لیز بخوره.

بعد از اینکه تنظیمات ایده‌آل رو با موج‌های ساده پیدا کردی، وقتشه که یه آهنگ واقعی رو روی ورق اکریلیک تست کنی. تو این مرحله، دیتای خام یه فایل صوتی با فرمت WAV رو با کمک پایتون استخراج می‌کنیم و به محیط Processing می‌فرستیم تا به مسیرهای برداری تبدیل بشن.

نتیجه کار روی اکریلیک خیلی تمیز درمیاد و وقتی سوزن رو روی شیارهای ایجادشده می‌ذاری، ریتم و ملودی آهنگ رو با یه حس وینتیج می‌شنوی.

متریال بعدی که می‌تونی امتحان کنی، مقوای خیلی ضخیمه. تنظیمات لیزر رو باید برای مقوا تغییر بدی تا نسوزه (یعنی سرعت رو ببری بالا و قدرت رو بیاری پایین). نتیجه کار روی مقوا از نظر ظاهری خیلی خاص می‌شه و حتی صدا هم به خوبی شنیده می‌شه.

فقط ممکنه به خاطر بافت کاغذ و نرم بودنش، سوزن گرامافون کمی پرش داشته باشه و نتونه بعضی از فرکانس‌های بالا رو خیلی دقیق بخونه. ولی به عنوان یه تجربه صوتی روی کاغذ، به شدت هیجان‌انگیزه.

یکی از جذاب‌ترین متریال‌ها برای این پروژه، چوبه. تصور کن شیارهای موسیقی رو دقیقا روی حلقه‌های طبیعی یه ورق چوب یا تخته سه‌لا حک کنی! برش روی چوب نیاز به قدرت لیزر بیشتری داره اما خروجی کار هم از نظر بصری و هم از نظر مقاومت شیارها عالی از آب درمیاد.

چوب به خاطر بافت سفت‌تری که نسبت به مقوا داره، مسیر پایدارتری رو برای حرکت سوزن فراهم می‌کنه و صدای گرم‌تر و دلنشین‌تری رو هم به گوش می‌رسونه. حتما از تنظیمات فرکانس مناسب استفاده کن تا لبه‌های چوب موقع برش زیادی سیاه و ذغالی نشن.

حالا بریم سراغ مسیر نرم‌افزاری. اول از همه باید آهنگت رو توی نرم‌افزار Audacity باز کنی. بهتره از فیلتر اکولایزر مخصوص RIAA استفاده کنی تا فرکانس‌های بالا کمی تقویت بشن. بعدش یه فیلتر پایین‌گذر (Low Pass Filter) اعمال کن تا فرکانس‌هایی که دستگاه لیزر نمی‌تونه دقیق برش بده، حذف بشن.

در نهایت فایل رو با فرمت WAV خروجی بگیر. حالا باید این فایل صوتی رو با یه اسکریپت پایتون به یه فایل متنی پر از اعداد تبدیل کنی و اون متن رو بدی به نرم‌افزار Processing. این برنامه کدهای متنی رو می‌خونه و یه فایل برداری (Vector) بهت تحویل می‌ده که دقیقا مسیر حرکت دستگاه لیزر رو مشخص می‌کنه.

یه نکته خیلی مهم موقع کار با دستگاه لیزر اینه که فایل‌های خیلی حجیم ممکنه باعث هنگ کردن دستگاه بشن. پس بهتره آهنگت رو به چند بخش کوچک‌تر تقسیم کنی و هر بخش رو جداگانه بفرستی برای برش. بین هر بخش هم حتما یه بار حافظه دستگاه رو پاک کن تا به مشکل نخوری.

در نهایت، بعد از اینکه برش خطوط داخلی و لبه‌های بیرونی صفحه تموم شد، صفحه موسیقی شخصی‌سازی‌شده تو آماده‌ست! می‌تونی اون رو روی گرامافون بذاری و از شنیدن صدایی که خودت روی ماده فیزیکی حک کردی لذت ببری. این پروژه یه ترکیب بی‌نظیر از هنر و مهندسیه که نشون می‌ده چطور می‌شه محدودیت‌های دستگاه‌ها رو با کمی خلاقیت دور زد.

خوشحال می‌شیم اگه این ایده رو اجرا کردی، عکس و ویدیوهاش رو با دوستات به اشتراک بذاری تا اونا هم از این ترفند جالب آیسی‌مدار باخبر بشن.